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비정상 압력 구배에 의한 난류 경계층 유동 박리 현상의 동적 모드 분할 분석
박준신(Junshin Park),유동현(Donghyun You) 대한기계학회 2020 大韓機械學會論文集B Vol.44 No.2
시간에 따라 변하는 비정상 압력 구배에 의해 발생한 난류 경계층 유동 박리 현상에 대해 직접수치 모사와 동적 모드 분할 분석을 수행하였다. 압력 구배가 시간에 따라 진동하며, 각기 다른 전환 주파수 k=wLb /2U를 가지는 두 경우에 대해 계산을 수행하였다. 터빈 유동의 작동 범위내로 k=0.75인 경우, 대조군으로 이보다 빠른 영역의 k=3.75인 경우에 대하여 수치 해석을 진행하였다. k=3.75인 경우 박리 기포는 시간에 따라 높이 변화가 없는 데 반해 k=0.75인 경우 박리 기포의 높이, 재점착된 전단층의 거동도 시간에 따라 큰 변화를 보였다. 이 현상은 동적 모드 분할 기법을 적용한 결과 유의한 모드들로 분할되었으며, 이는 전단층의 거동을 잘 표현할 뿐만 아니라 주요 물리현상의 위치 및 주파수를 특정할 수 있음을 확인하였다. Direct numerical simulation and dynamic mode decomposition are conducted for a separated turbulent boundary layer under unsteady adverse pressure gradients. Two simulation cases are chosen based on the reduced frequency k=wLb /2U . First case is when k=0.75 which lies inside the operating condition of turbomachinery. The second case is when k=3.75 for comparison. When k=3.75, the height of the shear layer above the separation bubble does not change with time. However, when k=0.75, the height of the shear layer and the response of the reattached shear layer changes with time. Flow fields are decomposed into significant modes using dynamic mode decomposition. It is shown that significant modes not only describe the response of the shear layer effectively, but also specify locations and frequencies of significant features of the separated turbulent boundary layer.